Czujnik ruchu ICM20948 zapewnia pomiar orientacji przestrzennej robota w dziewięciu osiach. Integracja akcelerometru, żyroskopu oraz magnetometru umożliwia precyzyjne określanie położenia robota i realizację algorytmów samobalansowania, co pozwala na stabilne utrzymywanie pozycji nawet podczas dynamicznego ruchu lub nierównego podłoża.

Układ IMU dostarcza w czasie rzeczywistym dane dotyczące przyspieszeń liniowych, prędkości kątowych oraz kierunku pola magnetycznego Ziemi. Informacje te wykorzystywane są do obliczania orientacji przestrzennej robota (roll, pitch, yaw) oraz do ciągłej korekcji pozycji podczas ruchu. Dzięki temu możliwe jest szybkie reagowanie na zmiany nachylenia podłoża, kompensowanie przechyłów konstrukcji oraz utrzymywanie stabilnej postawy podczas wykonywania kroków przez poszczególne nogi robota.

Robot generuje własny punkt dostępowy Wi-Fi po uruchomieniu. Sterowanie odbywa się poprzez interfejs Web dostępny z poziomu przeglądarki w komputerze lub smartfonie. Rozwiązanie nie wymaga instalowania aplikacji ani konfiguracji środowiska programistycznego, umożliwiając szybkie rozpoczęcie pracy z robotem.

Interfejs sterowania działa w oparciu o serwer HTTP uruchamiany bezpośrednio na mikrokontrolerze ESP32. Strona sterowania udostępnia elementy kontroli ruchu, parametrów chodu oraz podstawowych funkcji robota, które mogą być obsługiwane w czasie rzeczywistym z poziomu przeglądarki. Komunikacja odbywa się bezpośrednio pomiędzy urządzeniem sterującym a robotem poprzez lokalną sieć Wi-Fi, co pozwala na szybkie przesyłanie poleceń sterujących bez potrzeby korzystania z zewnętrznej infrastruktury sieciowej.

Platforma wyposażona została w wyświetlacz OLED o przekątnej 0,91", który może prezentować podstawowe informacje diagnostyczne oraz status pracy robota. Zawartość wyświetlacza można modyfikować z poziomu aplikacji Web lub poprzez komunikację UART z kontrolerem nadrzędnym.

Na ekranie mogą być wyświetlane między innymi parametry połączenia sieciowego, adres IP urządzenia, adres MAC interfejsu Wi-Fi oraz napięcie zasilania akumulatora. Pozwala to na szybkie sprawdzenie stanu systemu bez konieczności łączenia się z interfejsem sterowania.

W pobliżu wyświetlacza znajdują się także elementy interfejsu sprzętowego, takie jak przycisk zasilania, złącze ładowania DC 5.5 × 2.1 mm oraz port rozszerzeń do podłączania dodatkowych modułów. Antena Wi-Fi modułu ESP32 umożliwia stabilną komunikację bezprzewodową z urządzeniami sterującymi.

Konstrukcja mechaniczna robota posiada przygotowane otwory montażowe umożliwiające instalację kamery kompatybilnej z platformą. Rozwiązanie pozwala na implementację systemów wizyjnych oraz algorytmów przetwarzania obrazu. Dedykowane miejsce montażowe umożliwia stabilne zamocowanie modułów kamer stosowanych w systemach wbudowanych oraz prowadzenie przewodów sygnałowych bez ingerencji w konstrukcję robota.

Umiejscowienie kamery w przedniej części platformy zapewnia korzystne pole obserwacji względem kierunku ruchu, co ułatwia analizę otoczenia podczas przemieszczania się robota. Konstrukcja montażowa umożliwia także instalację lekkich uchwytów lub dodatkowych modułów współpracujących z systemem wizyjnym, zwiększając możliwości eksperymentalne platformy.

Takie rozwiązanie ułatwia integrację robota z projektami wykorzystującymi analizę obrazu, systemy monitorowania otoczenia oraz eksperymentalne aplikacje z zakresu robotyki mobilnej.

Dokumentacja projektu obejmuje kompletny kod źródłowy, przykłady programów oraz opis interfejsów komunikacyjnych umożliwiających rozwój własnego oprogramowania sterującego. Udostępnione materiały pozwalają na modyfikację algorytmów ruchu oraz implementację nowych funkcji sterowania robota.

Platforma umożliwia programową kontrolę takich mechanizmów jak:

• Sterowanie wektorowe chodem (Gait Vector Motion Control)
• Sterowanie kątami poszczególnych przegubów (Joint Angle Control)
• Kontrola orientacji przestrzennej robota (Attitude Angle Control)
• Przełączanie trybów samobalansowania (Self-Balancing Mode)
• Kontrola w układzie współrzędnych kartezjańskich oparta na kinematyce odwrotnej (Inverse Kinematics Control)

Robotem można sterować nie tylko poprzez wbudowaną aplikację Web dostępną w przeglądarce na komputerze, tablecie lub smartfonie, ale również programowo z wykorzystaniem interfejsów komunikacyjnych takich jak UART, HTTP czy ESP-NOW. Otwarta architektura systemu umożliwia tworzenie własnych aplikacji sterujących, implementację algorytmów ruchu oraz integrację z systemami automatyki i projektami badawczymi z zakresu robotyki mobilnej.

Platforma umożliwia instalację komputera Raspberry Pi 4B lub Raspberry Pi 5 pełniącego funkcję kontrolera nadrzędnego. Komunikacja z kontrolerem ESP32 odbywa się poprzez interfejs UART. ESP32 realizuje obliczenia niskiego poziomu, takie jak kinematyka odwrotna mechanizmu nóg, interpolację pozycji serwomechanizmów oraz generowanie trajektorii chodu.

Takie rozdzielenie zadań pozwala odciążyć komputer nadrzędny i zapewnić stabilne sterowanie układem napędowym w czasie rzeczywistym. Raspberry Pi może dzięki temu realizować bardziej złożone operacje obliczeniowe, takie jak analiza obrazu z kamery, przetwarzanie danych z czujników, planowanie trajektorii ruchu czy implementacja algorytmów autonomicznej nawigacji.

Architektura systemu umożliwia budowę wielowarstwowego systemu sterowania, w którym ESP32 odpowiada za szybkie operacje sterowania sprzętem, natomiast Raspberry Pi pełni rolę jednostki obliczeniowej wysokiego poziomu integrującej algorytmy percepcji, planowania oraz podejmowania decyzji.